利用NDK开发基于JNI 的应用程序

缺乏、安全感 2022-08-09 12:45 11阅读 0赞

一个应用程序有许多功能使用Java 无法解决或者说效率等其他因素往往又满足不了要求，所以这个时候就应该考虑开发基于JNI的应用程序来满足某些要求。

NDK给基于JNI的应用开发带来了极大的便利。步骤如下：

1.  新建Android工程，并在根目录下建立 jni 目录，然后再 jni 目录加入 JNI 层的实现代码和对应的Android.mk 文件。
2.  将项目复制到NDK samples 目录，运行 ndk-build 命令。NDK 会自动编译出共享库（so文件）,并置于armeabi目录下。
3.  将新生成的目录和文件从 NDK 中导入编辑器。

**Java层：**

新建Android 工程，生成一个启动activity名为JniActivity。内容如下：

public class JniActivity extends Activity{
    
    	private static final String TAG = "JniActivity";
    	
    	@Override
    	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    		super.onCreate(savedInstanceState);
    		setContentView(R.layout.jni_layout);
    		String msg = show();
    		Log.i(TAG, msg);
    	}
    
    	/**
    	 * 声明一个native 方法，需要在JNI 中实现
    	 * @return
    	 */
    	private native String show();
    	
    	/**
    	 * JNI 中调用callback 函数，用来演示在JNI 中如何操作Java类。
    	 * 为了演示JNI 函数调用过程如何捕获Java异常，专门在callback 
    	 * 函数中抛出NullPointerException，而且没有捕获这个异常。
    	 */
    	private void callback(){
    		Log.i(TAG, "本地代码调用Java方法");
    		throw new NullPointerException();
    	}
    	/**
    	 * 在静态代码库中加载libapp_jni.so 共享库，这个共享库在安装应用程序的时候，
    	 * 由PackageManager 从apk中解压输出到文件：/data/data/包名/lib/libapp_jni.so
    	 */
    	static{
    		System.loadLibrary("app_jni");//不需要带共享库的前缀lib和后缀so
    	}
    }

**JNI层代码和异常处理：**

#includes<string.h>
    #includes<jni.h>//引入jni.h 头文件，这里定义了所有JNI 函数和数据类型
    Jstring Java_com_heqing_jni_JniActivity_show(JNIEnv* env,jobject thiz)
    {
    	/*通过JNI 函数GetObjectClass 得到传入对象的类信息，
    	*这里传入的对象就是调用Native 方法的那个对象。
    	*/
    	jclass jcls = (*env)->GetObjectClass(env,thiz);
    	//根据类信息得到callback方法的 jmethodID
    	jmethodID jmID = (*env)->GetMethodID(env,jcls,"callback","()V");
    	//调用callback方法
    	(*env)->CallVoidMethod(env,thiz,jmID);
    	/*因为在java层的callback 方法中抛出了未捕获的异常，所以上面的JNI 
    	*函数调用必然出现异常，这里必须检查并处理异常，否则异常将抛给Java层
    	*的callback 方法而此时Java层又没有捕获异常，此时，进程将崩掉。
    	*/
    	if((*env)->ExceptionCheck(env))
    	{
    		(*env)->ExceptionDescribe(env);//异常堆栈信息
    		(*env)->ExceptionClear(env);//清除异常
    	}
    	//处理异常后响应Java曾的调用
    	return (*env)->NewString(env,"这条消息是调用 JNI 函数返回的。");
    }

如果在以上代码中不处理异常，进程将会终止。

所以在 JNI 编程中，一定要好好处理 JNI 函数调用过程中可能出现的异常。

以上使用JNI 的方式是：遵守JNI 规范的函数命名，进而建立声明函数和实现函数之间的对应关系。JNI框架针对应用层JNI 编程和应用框架层JNI 编程提供了两套编程机制。刚刚上面使用的是传统的 JNI 编程方式，符合 JNI 规范。但是有以下缺点：

1.  需要遵守繁琐的JNI 实现方法的命名规则（[规则][Link 1]） 。比如刚才的show 方法：Java\_com\_heqing\_jni\_JniActivity\_show，一旦出错，将无法调用到 JNI 层的实现方法。
2.  如果采用应用层的JNI 使用方式，就需要在Java 层加入 System.loadLibrary("app\_jni"); 这样的加载共享库的代码。而应用层会频繁调用，严重影响效率。
3.  虚拟机在共享库中搜索定位 JNI 实现方法效率也受影响。Android应用框架层采用函数注册的方法来回避这些问题。

当然也可以在应用层采用函数注册的方法，接下来改造一下：

<pre name="code" class="cpp">#includes<string.h>
    #includes<jni.h>//引入jni.h 头文件，这里定义了所有JNI 函数和数据类型
    //这里可以不用再遵守 JNI 的函数命名规范了，因为我们采用的是函数注册的方法
    Jstring Java_com_heqing_jni_JniActivity_show(JNIEnv* env,jobject thiz)
    {
    	/*通过JNI 函数GetObjectClass 得到传入对象的类信息，
    	*这里传入的对象就是调用Native 方法的那个对象。
    	*/
    	jclass jcls = (*env)->GetObjectClass(env,thiz);
    	//根据类信息得到callback方法的 jmethodID
    	jmethodID jmID = (*env)->GetMethodID(env,jcls,"callback","()V");
    	//调用callback方法
    	(*env)->CallVoidMethod(env,thiz,jmID);
    	/*因为在java层的callback 方法中抛出了未捕获的异常，所以上面的JNI 
    	*函数调用必然出现异常，这里必须检查并处理异常，否则异常将抛给Java层
    	*的callback 方法而此时Java层又没有捕获异常，此时，进程将崩掉。
    	*/
    	if((*env)->ExceptionCheck(env))
    	{
    		(*env)->ExceptionDescribe(env);//异常堆栈信息
    		(*env)->ExceptionClear(env);//清除异常
    	}
    	//处理异常后响应Java曾的调用
    	return (*env)->NewString(env,"这条消息是调用 JNI 函数返回的。");
    }
    
    //下面是为了完成函数注册添加的代码，这里是Java层方法和JNI层方法的映射
    static JNINativeMethod gMethods[] = {
    	{"show","()Ljava/lang/String;",(void*)Java_com_heqing_jni_JniActivity_show},
    };
    
    static int registerNativeMethods(JNIEnv* env,const char* className,JNINativeMethod* gMethods,int numMethods)
    {
    	jclass clazz;
    	clazz = (*env)->FindClass(env,className);
    	if(clazz == NULL){
    		return JNI_FALSE;
    	}
    	//调用JNIEnv 提供的注册函数向虚拟机注册
    	if((*env)->RegisterNatives(env,clazz,gMethods,numMethods) < 0){
    		return JNI_FALSE;
    	}
    	return JNI_TRUE;
    }
    
    static int registerNatives(JNIEnv* env){
    	if(!registerNativeMethods(env,"com/heqing/jni/JniActivity")
    		,gMethods,sizeof(gMethods) / sizeof(gMethods[0])){
    			return JNI_FALSE;
    		}
    		return JNI_TRUE;
    }
    /*虚拟机执行System.loadLibrary("app_jni")后，进入libapp_jni.so
    后会首先执行这个方法，所以要在这里添加注册的代码*/
    jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm,void* reserved)
    {
    	jint result = -1;
    	JNIEnv* env = NULL;
    	if((*vm)->GetEnv(vm,(void **)&env,JNI_VERSION_1_4))
    	{
    		goto fail;
    	}
    	//最终调用(*env)->RegisterNatives
    	if(registerNatives(env) != JNI_TRUE){
    		goto fail;
    	}
    	result = JNI_VERSION_1_4;
    	fail:
    		return result;
    }

以上便完成了函数注册方式的改造。解释：

static JNINativeMethod gMethods[] = {
    	{"show","()Ljava/lang/String;",(void*)Java_com_heqing_jni_JniActivity_show},
    };

为什么要这样写请看：[http://blog.csdn.net/hqocshheqing/article/details/49303855][Link 1] 的 ”JNI 方法签名规则“ 部分。

[Link 1]: http://blog.csdn.net/hqocshheqing/article/details/49303855